[發明專利]基于干擾加噪聲協方差矩陣重構的穩健波束形成方法

在審

• 申請號: 202010640229.7
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111665477A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 潘濤
• 申請（專利權）人: 羿升（深圳）電子裝備有限公司
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/35;G01S7/41
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種基于干擾加噪聲協方差矩陣重構的穩健波束形成方法，所述方法包括以下步驟：利用Capon空間譜重構干擾協方差矩陣，得到重構的干擾加噪聲協方差矩陣；重構出期望信號加噪聲協方差矩陣，建立并求解二次約束二次規劃問題,獲得誤差矢量的正交分量，估計期望信號的導向矢量；計算波束形成器的權值矢量。本發明中改進的穩健自適應波束形成方法有效可行，性能可靠。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，特別是一種基于干擾加噪聲協方差矩陣重構的穩健波束形成方法。

背景技術

在實際應用中，接收數據的理論協方差矩陣是未知的，一般使用樣本協方差矩陣代替，但是樣本協方差矩陣容易受到樣本數的影響從而導致協方差矩陣誤差。對于期望信號的導向矢量，它是刻畫陣列結構和期望信號來波方向的矢量函數，因此往往會受到先驗知識、工藝精度和環境變換等一些不利因素的影響，而出現一定程度的誤差。標準Capon波束形成器對這些不理想條件引起的協方差矩陣誤差和導向矢量誤差是高度敏感的，容易引起性能急劇惡化，甚至比靜態波束形成器的性能都差。這是因為在這些非理想條件下，存在期望信號被當作干擾抑制掉(這一現象被稱作信號“自消”現象)的風險，尤其是使用含有期望信號成分的采樣協方差矩陣計算權矢量時，波束形成性能會更加糟糕，直接影響后續信號檢測與估計，產生無法估量的后果。

現有技術存在的問題：(1)在實際應用中，存在各種導致陣列信息不準確的因素，例如波達方向誤差、校準誤差和局部散射源等，利用傳統的求解協方差矩陣是不妥當的；(2)存在其他類型的導向矢量誤差時，真實的干擾導向矢量誤并不一定位于導向矢量沿角度變化的曲線上，當其他類型誤差存在時，傳統方法并不適用。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基于干擾加噪聲協方差矩陣重構的穩健波束形成方法。

技術方案

一種基于干擾加噪聲協方差矩陣重構的穩健波束形成方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：利用雷達接收待測目標的回波；

步驟2：利用Capon空間譜重構干擾協方差矩陣，得到重構的干擾加噪聲協方差矩陣；

步驟2-1：設共有P個目標，其中p＝0為期望目標，其他目標為干擾目標，雷達接收陣列陣元數為M；定義如下橢球不確定集：

其中，Θ_int為只含有干擾信號波達方向的角度區域，ε為常數，為來波方向為θ的名義導向矢量，滿足的條件；為了使每一個干擾信號區間的所有導向矢量都約束在一個同樣大小的橢球形不確定集中，ε應滿足以下不等式：

其中，a_p為第p個干擾信號的導向矢量；

步驟2-2：由于真實的干擾信號導向矢量一定處于不確定集中S_a(θ∈Θ_int)中，因此在整個不確定S_a(θ∈Θ_int)上對Capon功率譜進行積分運算重構干擾協方差矩陣，近似等于：

其中，a_il為S_a(θ∈Θ_int)表面區域的每個采樣點對應的導向矢量，I表示角度區域Θ_int上的采樣點數，L為每個采樣點的名義導向矢量的不確定集中的采樣點數，為樣本協方差矩陣；

步驟2-3：利用干擾信號協方差矩陣，重構干擾加噪聲協方差矩陣；重構的干擾加噪聲協方差矩陣為：